第三章 磁场

第一节 磁现象和磁场

一．磁现象

（1）指南针的发明和作用就是根据磁现象（2）生活中的磁现象：磁盘、磁带、磁卡、门吸、电动机、电流表。

（3）磁极：能吸引铁质物体的性质叫磁性。具有磁性的物体叫磁体，磁体中磁性最强的区域叫磁极。

二．电流的磁效应 （1）磁极间的相互作用规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引.（与电荷类比）

（2）电流的磁效应：电流通过导体时导体周围存在磁场的现象(奥斯特实验)。

三．磁场（1）磁场的概念：磁体周围存在的一种特殊物质（看不见摸不着，是物质存在的一种特殊

形式）。（2）磁场的基本性质：对处于其中的磁极和电流有力的作用.

（3）磁场是媒介物：磁极间、电流间、磁极与电流间

的 相互作用是通过磁场发生的。四．磁性的地球地球是一个巨大的磁体，地球周围存在磁场---

地磁场。地球的地理两极与地磁两极不重合（地磁的

N极在地理的南极附近，地磁的S极在地理的北极附近），其间存在磁偏角。地磁体周围的磁场分布情况和条形磁铁周围的磁场分布情况相似。 宇宙中的许多天体都有磁场。月球也有磁场。

第二节 磁感应强度

一．磁感应强度的方向 （1）让小磁针处于条形磁铁产生的磁场和竖直方向通电导线产生的磁场中的各个点时，小

磁针的N极所指的方向不同，来认识磁场具有方向性，明确磁感应强度的方向的规定。（2）小磁针静止时N极所指的方向规定为该点的磁感应强度方向。也就是说，磁场总是从

N极出发，回到S极。（3）磁场是一个闭合场

二．磁感应强度的大小磁感应强度的大小（表征磁场强弱的物理量）

（1）定义： 在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的力（安培力）F跟电流I和导线

长度L的乘积IL的比值叫磁感应强度。符号：B说明：如果导线很短很短，B就是导线所在处的磁感应强

度。其中，I和导线长度L的乘积IL称电流元。（2）定义式：B?F

IL

（3）单位：在国 际单位制中是特斯特，简称特，符号T. 1T=N/A·m（4）物理意义：磁感应强度B是表示磁场强弱的物理量.

1

对B的定义式的理解：

① 换句话说，在非匀强磁场中比值F/IL是因点而异的，也就是在磁场中某一确定位置处，

无论怎样改变I和L，F都与IL的乘积大小成比例地变化，比值F/IL跟IL的乘积大小无关。因此，比值F/IL的大小反映了各不同位置处磁场的强弱程度，所以人们用它来定义磁场的磁感应强度。还应说明F是指通电导线电流方向跟所在处磁场方向垂直时的磁场力，此时通电导线受到的磁场力最大。

② 公式B= F/IL得出磁场中某点的B与F成正比，与IL成反比的错误结论。

③ 对于确定的磁场中某一位置来说，B并不因探测电流和线段长短（电流元）的改变而改

变，而是由磁场自身决定的；比值F/IL不变这一事实正反映了所量度位置的磁场强弱程度是一定的。

第三节 几种常见的磁场

一．磁感线

（1）磁感线的定义

在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一

致，这样的曲线叫做磁感线。

（2）特点：

A、磁感线是闭合曲线，磁铁外部的磁感线是从北极出来，回到磁铁的南极，内部是从

南极到北极.

B、每条磁感线都是闭合曲线，任意两条磁感线不相交。

C、磁感线上每一点的切线方向都表示该点的磁场方向。D、磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小二．几种常见的磁场

（1）几种常见磁场的磁感线

（2）电流的磁场与安培定则① 直线电流周围的磁场

在引导学生分析归纳的基础上得出

直线电流周围的磁感线：是一些以导线上各点为圆心的同心圆，这些同心圆都在跟导

线垂直的平面上.（图3）

直线电流的方向和磁感线方向之间的关系可

用安培定则（也叫右手螺旋定则）来判定：

2

用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向.

② 环形电流的磁场

环形电流磁场的磁感线：是一些围绕环形导线的闭合曲线，在环形导线的中心轴线上，磁感线和环形导线的平面垂直（图4）。环形电流的方向跟中心轴线上的磁感线方向之间的关系也可以用安培定则来判定：让右手弯曲的四指和和环形电流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是环形导线中心轴线上磁感线的方向.

③ 通电螺线管的磁场.通电螺线管磁场的磁感线：和条形磁铁外部的磁感线相似，一端相当于南极，一端相当于北极；内部的磁感线和螺线管的轴线平行，方向由南极指向北极，并和外部的磁感线连接，形成一些环绕电流的闭合曲线（图5）通电螺线管的电流方向和它的磁感线方向之间的关系，也可用安培定则来判定：用右手握住螺线管，让弯曲四指所指的方向和电流的方向一致，则大拇指所指的方向就是螺线管的北极（螺线管内部磁感线的方向）.

④ 电流磁场（和天然磁铁相比）的特点：磁场的有无可由通断电来控制；磁场的极性可以由电流方向变换；磁场的强弱可由电流的大小来控制。

三．安培分子电流假说

（1）安培分子电流假说对分子电流，结合环形电流产生的磁场的知识及安培定则，安培得出物体原子中电子围绕原子核做圆周运动，同时产生了磁场；一般物质的分子电流排列是杂乱无章的，具有磁性的物质分子电流排列整齐。

（2）安培假说能够解释的一些问题

金属的磁化和退磁现象。

说明：“假说”，是用来说明某种现象但未经实践证实的命题。在物理定律和理论的建立过程中，“假说”，常常起着很重要的作用，它是在一定的观察、实验的基础上概括和抽象出来的。安培分子电流的假说就是在奥斯特的实验的启发下，经过思维发展而产生出来的。（3）磁现象的电本质：磁铁和电流的磁场本质上都是运动电荷产生的．

四．匀强磁场

（1）匀强磁场：如果磁场的某一区域里，磁感应强度的大小和方向处处相同，这个区域的磁场叫匀强磁场。匀强磁场的磁感线是一些间隔相同的平行直线。

（2）两种情形的匀强磁场：即距离很近的两个异名磁极之间除边缘部分以外的磁场；相隔一定距离的两个平行线圈(亥姆霍兹线圈)通电时，其中间区域的磁场P92图3.3-7，图3.3-8。

五.磁通量（1）定义： 磁感应强度B与线圈面积S的乘积，叫穿过这个面的磁通量（是重要的基本概

念）。（2）表达式：φ=BS注意：① 对于磁通量的计算要注意条件，即B是匀强磁场或可视为匀强磁场的磁感应强度，

S是线圈面积在与磁场方向垂直的平面上的投影面积。② 磁通量是标量，但有正、负之分，可举特例说明。

（3）单位：韦伯，简称韦，符号Wb 1Wb = 1T·m2

（4）磁感应强度的另一种定义（磁通密度）:即B =φ/S

上式表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量，并且用Wb/m2做单位（磁感应强度的另一种单位）。所以：1T = 1 Wb/m2 = 1N/A·m

3

第四节 磁场对通电导线的作用力

安培力：磁场对电流的作用力。

一．安培力的方向

（1）安培力的方向和磁场方向、电流方向有关系.

（2）安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，也就是说，安培力的方向总是

垂直于磁感线和通电导线所在的平面.

人们通过大量的实验研究，总结出通电导线受安培力方向和

电流方向、磁场方向存在着一个规律一一左手定则．

左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且

跟手掌在同一个平面内，把手放人磁场中，让磁感线垂直穿人手

心，并使伸开的四指指向电流方向，那么，拇指所指的方向，就

是通电导线在磁场中的受力方向．

一般情形的安培力方向法则介绍

结论：电流和磁场可以不垂直，但安培力必然和电流方向垂

直，也和磁场方向垂直，用左手定则时，磁场不一定垂直穿过手

心，只要不从手背传过就行。

至于大小法则，如果电流和磁场不垂直，则将磁场进行分解，取垂直分量代入公式即可；从这个角度不难理解

思考：如果电流和磁场平行，那么安培力是多少？

二．安培力的大小

通电导线（电流为I、导线长为L）和磁场（B）方向垂直时，通电导线所受的安培力的大小：F = BIL（最大）

两种特例：即F = ILB(I⊥B)和F = 0(I∥B)。

一般情况：当磁感应强度B的方向与导线成θ角时，有F = ILBsinθ

注意：尽管公式F=ILB是从公式B=F/IL变形而得的，但两者的物理意义却有不同。

① 公式B=F/IL是根据放置于给定磁场中的给定点上的检验电流(电流元)受力情况，来确定这一位置的磁场的性质，它对任何磁场中的任何点都是适用的。

② 公式F=ILB则是在已知磁场性质的基础上，确定在给定位置上给定的一小段通电直导线的受力情况，在中学阶段，它只适用于匀强磁场。

物理公式在作数学的等价变形时，其物理意义和适用范围将会发生变化。这是应用数学知识解决物理问题时所要引起注意的问题，但却往往被人们所忽视。

注意安培力与库仑力的区别：

电荷在电场中某一点受到的库仑力是一定的，方向与该点的电场方向要么相同，要么相反。

而电流在磁场中某处受到的磁场力，与电流在磁场中放置的方向有关，电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力最小，等于零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大，等于BIL，一般情况下的安培力大于零，小于BIL，方向与磁场方向垂直。

第五节 磁场对运动电荷的作用

一．洛伦兹力的方向和大小

（1）洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的作用力.

通电导线在磁场中所受安培力是洛伦兹力的宏观表现.

4

① 判定安培力方向。（上图甲中安培力方向为垂直电流方向向上，乙图安培力方向为垂直电流方向向下）

② 电流方向和电荷运动方向的关系.（电流方向和正电荷运动方向相同，和负电荷运动方向相反）

③ F安的方向和洛伦兹力方向关系.（F安的方向和正电荷所受的洛伦兹力的方向相同，和

负电荷所受的洛伦兹力的方向相反。）

④ 试分析：电荷运动方向、磁场方向、洛伦兹力方向的关系。

（2）洛伦兹力方向的判断——左手定则

伸开左手，使大拇指和其余四指垂直且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，若四指指向电荷运动的方向，拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向，负电荷受力的反方向。

试判断下图中所示的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向：

（3）洛伦兹力的大小

洛伦兹力的计算公式：

（1）当粒子运动方向与磁感应强度垂直时（v⊥B） F = Bqv

（2）当粒子运动方向与磁感应强度方向成θ时（v∥B） F = Bqvsinθ

上两式各量的单位：

F为牛（N），q为库伦（C）， v为米/秒（m/s）, B为特斯拉（T）

第六节 带电粒子在匀强磁场中的运动（※※※）

当带电粒子的初速度方向与磁场方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。

一．带电粒子在匀强磁场中的运动

（1）运动轨迹：沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，粒子在垂直磁场方向的平面内做匀速圆周运动，此洛伦兹力不做功.

（2）轨道半径和周期

带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨道半径及周期公式. 粒子做匀速圆周运动所需的向心力F?mv2

r是由粒子所受的洛伦兹力提供的，

可知 Bqv?mv2

r 由此得出r?mv

qB

T?2??r

v?2??m

qB 可得T?2??m

qB

5

注意：在解决这类问题时，如何确定圆心、画出粒子的运动轨迹、半径及圆心角，找出几何关系是解题的关键。

第七节 带点粒子在复合场中的运动

复合场=电场+磁场；所以可以把复合场分解成磁场和电场来分别分析。 一．电场

带点粒子在电场中运动分为两种：

1．加速、减速、匀速、静止。

特征：受力方向和运动方向平行；即速度方向与电场方向平行。 平衡（匀速，静止）：Eq?mg

12

12

匀变（加速，减速）：Uq?mv

2

?

mv0?v?

2

v0?

2

2Uqm

（v0是初速度）

可知：出场速度只与U和对于匀强电场：a?

2．偏转运动（类平抛）

Eqm

qm

有关，与电场形式无关

特征：受力方向与速度方向垂直；即电场方向与速度方向垂直。 垂直电场方向：运动时间t?

Eqm

lv0

（l是电场的边界长度，v0是粒子的初速度）

沿电场方向：加速度a?

运动时间t?2ay（y是沿电场方向的位移）

Eq

l

2

沿电场方向的位移y?

2mv0

()

末速度：v?

vx?vy

22

vyvx

atvx

Eqlvx

2

末速度与水平方向的夹角：tan??二．磁场

??

带电粒子在磁场中坐匀速圆周运动。 F洛?Bqv?F向心?m

v

2

R

?m

4?RT

2

2

在解决此类题型中，我们对于题目的把握主要来源于粒子在磁场中的运动，也就是说只要分析清楚粒子在磁场中的情况，该类题目就解决80%了。 所以这种题目的突破点往往在于粒子在磁场中的运动。

我们首先通过题目所给的条件（包括相切，相交，过几点等），要找到的是圆心，这是

6

纯几何问题，当你找到圆心时，可以通过其他的物理公式来求解其他的物理量并分析其物理过程。

注：题目中经常出现（轻质，不计重力等条件）

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第二篇：高二物理课选课走班总结

高二物理课选课走班总结

淄博实验中学 高二物理组

根据山东省教育厅要求，山东高中全面推行“走班制”教学。“选课走班”是高中新课程的一大特点。为适应社会对多样化人才的需求，满足不同学生的发展需要，在保证每个学生达到共同基础的前提下，各学科分类别、分层次设计了多样的、可供不同发展潜能学生选择的课程内容，以满足学生对课程的不同需求。我校所有高二学生根据所选课程模块的不同，在不同的教室之间“走班”上课。就课程来说是按照模块化进行选课走班的。在物理课的选修模块中，有选一系列的，也有选三系列的，适应了学生的不同需要。

总起来说，选课走班的主要优势有这样几点： 1、拓展学生的知识与技能

必修课程关注学生基本的科学文化素质，追求知识与技能的基础性、全面性、系统性、完整性，为学生的一般发展奠定知识技能与情感态度基础。但是，随着知识的发展，知识在不断走向分化、深化、细化的同时也不断地交叉、渗透、融合。知识的不断分化与整合使传统的学校课程很难反映人类知识的当代成就，滞后于知识的发展。必修课的数量与内容总是有限的，它在知识的深度与广度上受到一定的限制，而选修课则可以弥补必修课的不足，它一方面可以对必修课的内容进行拓展或深化，另一方面，又可以发展学生的技能、特长。它扩展了学校课程的种类与范围，使学校课程生机勃勃，充满活力，强化了学校课程与知识世界的动态联系。

2、发展学生的兴趣和特长，培养学生的个性

由于遗传、环境、教育与个体主观努力程度不同，学生个体之间总是存在着或多或少的差异，他们在知识经验、能力基础、家庭背景、兴趣爱好、性格特征等方面均存在着一定的差异。人类智力多种多样，个体智力是一种多种能力的结合。至少存在着九种智力元素：逻辑/数学、语言、音乐、空间、运动、交际、内省、自然、生存，不同个体智力元素的组合方式导致了个体智力类型的差异。发展心理学研究表明，随着年龄的增长，个体间的身心差异诸如兴趣爱好、性向特长越来越明显。在初中阶段开始分化，到高中更加明显。我国教育固然以学生全面发展为目标，但这并不意味着对所有的学生都统一要求，更不意味着要求每一个学生在每门课程上都平均发展或门门优秀。学校教育应该适应学生的个别差异，赋予每个学生选择性发展的权利，引导和促进学生个性的生动发展。可以说，没有“选择”的教育，不讲“个性”的教育，充其量不过是一种“训练”，而不是真正的教育。因此，我们必须改变过去必修课一统天下的僵化格局，在不加重学生负担的前提下，开设丰富多样富于弹性的选修课，拓宽学生的知识视野，促进其潜在能力和个性特长的充分发展。

3、促进教师的专业成长

在必修课一统天下的课程体制中，教师被排除在课程编制活动之外，他们仅仅是既有课程的实施者，忠实地、不折不扣地执行教科书的意图，严格按照统一的教科书、教参甚至教法进行教学。而选修课的开设，对教师提出了新的要求、新的挑战，同时也为教师的专业发展、工作品质和教学质量的提升提供更多的机遇。它改变了教师的传统角色和固定不变的职能分工，要求教师更新课程意识、教学观念，掌握课程开发所必备的知识、技术和能力，吸收当代知识研究的新成果。正是在参与课程开发，进行课程设计、实施与评价的过程中，教师不断地反思自己的教育实践，最大限度地发挥自己的专业自主性和创造潜能，发挥自己的优势和特长，获得专业的自主成长和持续发展。

存在的问题主要是：

1、走班秩序较乱，分散学生精力。

2、教师平时见不到学生，辅导难度加大，且不利于掌握学生的学情。